使用 EJB 3.0 Java Persistence API 設計企業應用程序

使用 EJB 3.0 Java Persistence API 設計企業應用程序 http://cping1982.blog.51cto.com/601635/129815

本文將介紹 Java™ Platform, Enterprise Edition (Java EE 5) 的一種設計方法，它利用了 Enterprise JavaBeans™ (EJB) 3.0 新的 Java Persistence API (JPA)。JPA 提供了一種標準的對象關係映射解決方案，該解決方案避免了依賴第三方框架（如 Hibernate）。您將看到示例應用程序的詳細內容，其中驗證了本方法並闡明關鍵設計決定。

期待已久的下一版本 Java EE 5 即將發佈（參見參考資料獲得規範和預覽版的鏈接）。Java EE 5 許多新功能都包含經過修補的 EJB 架構，其突出特性之一是 JPA。由於具有容器內和容器外持久性選項，JPA 爲 J2EE 架構師帶來一系列全新設計選擇。本文將着重介紹容器內應用程序的設計，此類應用程序依賴 EJB 容器提供企業服務，如事務處理和安全性。

我將使用您熟悉的 PetStore 應用程序進行測試，以證明 JPA 的功能以及它如何向傳統 J2EE 設計模式發起挑戰。本應用程序比較瑣碎，所以不提供詳盡的實現細節。我將用代碼摘錄對設計注意事項進行說明（完整開放源碼的連接請參見下載）。本文假設您熟悉 EJB 3.0 基本概念和對象關係（OR）映射基本概念。（若需瞭解這兩個主題的更多信息，請參閱參考資料）。

設計概述

示例 PetStore 應用程序是基於 Web 的電子交易應用程序，它實現以下用例：

瀏覽產品
查找產品
維護賬戶
維護購物車
創建訂單

本應用程序被設計爲具有三個主要邏輯層的多層 Java EE 應用程序：

表示層（並非本文的重點）使用 Struts 框架。
服務層是一種簡單的服務 facade，將所有工作委託給其協作者。服務層的目的是分離服務供應與服務實現。
數據訪問層是一系列作爲無狀態會話 bean 實現的粗粒度 Data Access Objects （DAO）（參見參考資料）。出於持久性的需要，它們都依賴 Java 持久性實體管理器。

應用程序域模型由 EJB 3.0 實體 bean 表示並用於層間的通信。當域對象離開數據訪問層時，它與實體管理器脫離。當重新進入數據訪問層時，它需要重新連接到實體管理器。

註釋似乎是 Java 5 的一個廣泛採用的特性，JPA 也不例外。註釋可用於指定 OR 映射 —— 在 dW 文檔和教程中您經常可以看到 —— 而 PetStore 應用程序出於相同目的使用它們。然而值得一提的是您還能通過映射文件的方式指定 OR 映射。本文稍後的 OR 映射一節將探討並比較這兩種可選方式。

我在 Jboss 應用服務器中開發並部署 PetStore 應用程序（參見參考資料）。我使用商用數據庫完成大多數開發工作並將應用程序後端移植到 PostgreSQL 數據庫（OR 映射一節包含了關於使用 JPA 時您應該瞭解的數據庫遷移的潛在影響的討論）。

本案例分析的目的之一是符合設計標準，允許高度可測試的實現。如測試一節所見，您能夠使用一系列測試技術來測試 PetStore 應用程序。

PetStore 應用程序充分利用了這一事實：它是規則的 Web 應用程序。主要優點是所有層能夠運行在相同的 JVM 中，免除了組件分發的需要。本文的遠程處理一節簡要介紹了爲應用程序添加遠程處理功能的方法。

服務層

服務層被設計爲服務 facade。它由 PetStoreService 這一無狀態會話 bean 實現。Bean 要完全依靠其協作者來提供 Web 服務。

因爲簡化的 PetStore 要求被限定於從數據庫檢索數據並把數據存儲於數據庫，惟一的協作者就是 DAO。真正的應用程序能夠調用 Web 服務，通過 RMI/IIOP 或資源適配器訪問其他應用程序，並生成電子郵件消息等。所有此類型的功能都需要其他協作者支持。

可通過 @EJB 或 @Resource 註釋注入協作者（如清單 1 所示）或通過 @PostConstruct 方法注入協作者（如清單 2 所示）：

清單 1. 使用 @EJB 注入協作者

@EJB(beanName = "AccountDao")
AccountDao accountDao;

清單 2. 使用 @PostConstruct 注入協作者

MessageSource messageSource;
@PostConstruct
public void init() {
   messageSource = new MessageSourceImpl("exceptions");
}

選擇 bean 實現類的測試策略的主要因素是類完全依賴協作者來提供服務。這意味着類和協作者的交互作用需要被驗證。正如您在測試一節看到的，模仿對象方法完全滿足該目標。

數據訪問層

數據訪問層被設計爲一系列粗粒度的 DAO。DAO 被實現爲無狀態會話 bean，一個 bean 對應一個邏輯域：AccountDao、OrderDao 和 ProductDao。

每個 bean 都要把實體管理器注入到其中：

@PersistenceContext(unitName = "manager1")
protected EntityManager em;

這是應用程序中持久性調用類（persistence-aware）最多的層。它廣泛使用全新的 Enterprise JavaBeans Query Language（EJB QL）（參見參考資料)。所有持久性相關的行動都在該層發生，例如：

profile = (UserProfile) em.createQuery(
   "from UserProfile up where up.login = :login").setParameter(
   "login", login).getSingleResult();

下面是另一個例子：

em.persist(account);

事實上這些類是持久性調用類（persistence-aware），需要一種容器內測試策略，這將在測試一節進行描述。

域模型

您可以把 JPA 看作是衆所周知的透明持久性技術（如 JDO 和 Hibernate）的繼承者。儘管透明持久性可看作一個附加（add-on）服務，可被應用到忽略持久性的 Plain Old Java Objects (POJO)中，但 JPA 還是對域對象施加了少量限制。

首先，您通常要具有一個映射到對應數據庫表主鍵的（代理）對象標識符：

@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "AccountSeq")
@Column(name = "account_sysid")
public Integer getAccountId() {
   return this.accountId;
}

其次，在聯機事務過程（OLTP）環境中，需要一個 version 字段或 JavaBean 屬性以進行樂觀併發控制：

@Column(name = "row_version")
@Version
public int getVersion() {
   return version;
}

最終，如果您選擇使用註釋方式的映射，映射註釋將分佈在代碼周圍。

另一種限制源自於這樣一個事實：域對象可以通過由實體管理器所管理的域對象所在的層訪問，也可以通過分離它的所有其他層訪問。此外，對象可能是新的或已刪除的。一般情況下，對象的行爲取決於其持久性狀態。例如，假設在實體管理器中執行以下這行代碼：

int size = attachedProduct.getItems().size();

項集合使用給定產品的項填充，size 變量的值大於 0。如果使用默認懶加載（lazy）配置的一對多關聯，並在表示層中執行同一行代碼，size 變量的值爲 0。換句話說，在實體管理器之外（在實體管理器內也沒關係）無法把非活動（lazy）對象與活動（eager）對象區分開。解決此問題的方法是強制執行項目規範和約定。

在域對象中，您可以把相同的推理應用到業務方法。無論是否在實體管理器中，它們都應該準備好在任何層中調用。這就是把域對象中的業務方法數量限制爲必要的最少數量的理由。

雖然有上述各種情況，域對象依然保留許多 POJO 特性。這意味着您可以使用 plain old Java test (POJT) 對業務方法進行測試，POJT 這一術語引自 Expert One-on-One J2EE Development without EJB 一書（參見參考資料。）

OR 映射

OR 映射是圍繞 JPA 設計的應用程序的重要元素。它直接影響實體管理器填充域對象的方式。因此，變更映射能夠在表示層覺察到。變更獲取類型或級聯類型可能將產生非常不利的影響。

正如前面所述，有兩種定義映射的方法：元數據（註釋）和映射文件。儘管我們高度提倡採用元數據的方法，但您應該也注意到了它所帶來的不便。從本質上講，此方法牽涉應用程序的兩個邏輯層：域模型和映射信息。因爲這兩個層是分散的，所以這兩個層需要使用不同技術進行單獨測試。元數據方法本身不會影響層的可測試性。更確切的說，元數據方法使這兩個層好像只是一個層，由於受一系列因素的影響，這可能會引起問題。

影響映射方法選擇的一個因素是項目小組結構。在只有少數開發人員參與的小型項目中，表的數量很少（一般說來少於 100 個表）而且沒有專職的映射人員，因爲通常使用註釋會更加快速，所以把註釋方法看作定義映射也許是最佳選擇。對於擁有專職映射人員或映射小組的中型和大型項目來講，使用映射文件的方法纔是更好的選擇。該方法可以降低資源爭用並使開發過程具有另一種自由度。基於元數據的映射方法證實是 PetStore 應用程序更加節省時間的方法。

OR 映射層的目的是使其餘應用程序免受底層數據庫變更的影響。當把 PetStore 應用程序後端遷移到 PostgreSQL 時，無需對映射層作出任何變更。這可能要歸結於這一事實：原始數據庫和 PostgreSQL 這兩者均支持序列，因此主鍵生成策略保持完好。一般情況下，您應該對與對象 ID 處理相關的映射區域進行重寫。

對映射的全面測試覆蓋極爲重要。必須覆蓋所有關係映射以確保對獲取行爲和過渡持久性進行測試。您能夠利用容器外使用的 JPA 來執行該任務（將在下一節進行詳細介紹）。

測試

服務層設計的關鍵要素是，關注與底層的協作以提供請求的服務。這需要考慮到使用動態模仿對象的可靠測試策略。我使用 EasyMock 框架（參見參考資料）來實現測試方法。

DAO 層具有強大的數據庫內聚力。這就是可靠測試需要某類容器內策略和數據庫訪問的原因。儘管這對於遠程 EJB 很容易，還是需要考慮適合本地 bean 的有意義的方法。此處令人困擾的因素是：

需要容器內測試 facade
域對象是非連續的，所以全部驗證需要發生在容器內。

JBoss Embeddable EJB3 容器（參見參考資料）（撰寫這篇文章時尚處於測試版階段）被證實是更適當的選擇。因爲能夠從單元測試啓動 JBoss Embeddable EJB3 容器，這樣所有代碼都運行在同一 JVM 中。使用可嵌入容器的容器內測試可實現它的目標，但過程比較緩慢，因爲容器啓動時間就需要大概 30 秒。這種問題可能是由較早的產品狀態造成的，可通過合理的配置改進。

我採用 POJT 對域模型類的業務方法進行測試。不需要其他測試技術，況且其他測試技術不適合這些類。

OR 映射是一個需要窮舉測試覆蓋的主要層。該層對數據庫非常敏感，所以該層不能應用模仿對象或 POJT 技術。但是，您可以利用 JPA 的容器外功能。我就使用這種策略來測試 PetStore 或 OR 映射層。

您需要牢記測試中的測試關聯和過渡持久性行爲的重要性。這樣您才能及早注意到獲取類型的變更或級聯類型值的變更，並採取適當的措施。

遠程處理

PetStore 應用程序設計的關鍵特性是它的本地特性。使應用程序的所有邏輯層運行在同一 JVM 中，這種方法具有很多優點。有關該主題的詳細討論，請參閱 Expert One-on-One J2EE Development without EJB（參見參考資料）。

不過，應當說明的是：通過遠程處理 facade，您可以輕鬆嚮應用程序添加遠程處理功能。遠程處理 facade（而不是我在前面描述的服務 facade）公開了一個遠程界面，它具有兩個職責：進行域模型和順序數據傳輸對象（DTO）（參見參考資料）之間的相互轉換和在服務 facade 上調用適當的方法。

使用遠程無狀態會話 bean 能夠實現本應用程序。唯一障礙是創建其他 DTO 層和進行它們與域模型之間相互轉換。然而您需要它來確保實現整潔的界面以及與遠程客戶機的鬆散耦合。

結束語

EJB 3.0 和 JPA 毫無疑問將是 Java EE 5 的主要賣點。在某些領域中，它們給正常的 Java 社區帶來競爭優勢，並使 Java 在其他領域與競爭對手不分伯仲。（不可否認的是，目前某些領域尚不存在基於標準的方法。）

過去數年來，Spring Framework（參見參考資料）一直是 EJB 在企業領域的主要競爭對手。EJB 3.0 規範解決了很多促進 Spring 興起的問題。隨着它的出現，EJB 3.0 毫無疑問比 Spring 提供了更好的開發體驗 -- 最引人注目的優勢是它不需要配置文件。

JPA 提供一種標準的 OR 映射解決方案，該解決方案完全集成到 EJB 3.0 兼容的容器中。JPA 的前輩將會繼續穩定發展，但是業務應用程序中的 raw 使用將可能會減少。實現 JPA 兼容的實體管理器似乎很可能是此類技術的發展方向。

在撰寫本文時，EJB 3.0 規範還處在建議的最終草案（Proposed Final Draft）階段（參見參考資料）。以下是一些未解決的問題以及與 JPA 相關的預實現：

• 當前形式的 JPA 規範沒有定義只讀實體 bean。這讓人困惑，因爲兼容 EJB 2.1 規範的實體 bean 支持這種特性。Spring 框架也支持只讀事務。
• 可插入的持久性提供者概念仍處於未交付的階段。
• 標準樂觀併發異常 -- OptimisticLockException -- 首次出現在 EJB 3.0 Proposed Final Draft 中。在持久性提供者執行它以前，您還需要使用特定於提供者的異常，如 Hibernate 的 StaleObjectStateException，來檢測樂觀併發問題。暫時，這種情況限制您的實現只能採用特定的持久性提供者。

Java EE 系列規範的較大問題與 JPA 沒有任何關係。Java EE 系列規範的問題涉及到 Web 和 EJB 容器之間的集成。Spring 在此領域仍然具有主要競爭優勢。JBoss 的 Seam 項目（參見參考資料）嘗試使用自定義的方法來解決這一問題。Caucho Resin 應用服務器（參見參考資料）試圖擴展容器邊界並支持在 Web 容器中使用 @EJB 註釋。我們希望 Java EE 5.1 將解決層集成的問題，爲我們提供一個全面而標準的依賴性注入方法。

下載

描述	名字	大小	下載方法
PetStore	j-ejb3jpapetstore.zip	149KB	HTTP


	關於下載方法的信息

參考資料

學習

您可以參閱本文在 developerWorks 全球站點上的英文原文。
JSR 220: Enterprise JavaBeans 3.0 和 EJB 3.0 Proposed Final Draft：在 Java Community Process 網站上查看最新的 EJB 3.0 及 JPA 規範。
Rod Johnson 和 Juergen Hoeller 所著的 Expert One-on-One J2EE Development without EJB（Wrox，2004 年）：瞭解 EJB 替代方法和 Spring Framework。
"EJB 倡導者: EJB 2.x 過時了嗎？（Geoff Hambrick，developerWorks，2006 年 2 月）：這篇文章探討了 EJB 3.0 規範的一些新特性（包括 JPA）。
JBoss EJB 3.0 Project：閱讀 JBoss 的 EJB 3.0 實現。
Hibernate：Hibernate 是一種開放源碼透明持久性框架。
Data Access Object：閱讀 Data Access Object (DAO) 設計模式。
Core J2EE Patterns - Transfer Object：閱讀 Transfer Object 設計模式。
Spring Framework：Spring 是 EJB 的主要競爭對手。
JBoss Seam：JBoss Seam 是 Java EE 5 的應用程序框架。
Resin：開放源碼應用服務器中的 Resin。
Java 技術專區有數百篇關於 Java 編程各個方面的文章。

獲得產品和技術

Java Platform, Enterprise Edition (Java EE) 5：下載預覽版。
EasyMock：使用 EasyMock 庫對您的代碼和動態模仿對象方法進行測試。
JBoss Embeddable EJB3：在“容器外”測試容器內代碼。

關於作者


		Borys Burnayev 是一名具有超過 12 年從業經驗的軟件開發人員，過去 5 年中，他從事 Java 及相關技術的工作，最近開始專注於 J2EE 設計問題與對象關係技術。Borys 擁有應用數學的碩士學位。他還擁有 Sun Certified Architect 技術認證和 Sun、Oracle 、IBM 多家公司的其他技術認證。

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